Impacto del movimiento de un dron en la atenuación de señal: un análisis experimental del path loss

Abstract

El uso creciente de drones en aplicaciones de monitoreo, inspección y smart farming ha impulsado el interés por comprender cómo estos dispositivos afectan la propagación de señales inalámbricas cuando se desplazan en las cercanías de un enlace fijo. En particular, en bandas de alta frecuencia como 18 GHz, pequeñas obstrucciones pueden introducir pérdidas adicionales que modifican temporalmente la potencia recibida. En este trabajo se estudia el desvanecimiento por obstrucción generado por un dron al interceptar un enlace fijo en línea de vista a 18 GHz. El objetivo es caracterizar cómo varía la atenuación producida por el dron bajo distintas trayectorias de movimiento y describir el comportamiento temporal del Path Loss asociado a cada una de ellas. Para ello se analiza cómo la potencia recibida evoluciona a medida que el dron modifica su posición relativa respecto de la LoS, manteniéndose constante la geometría transmisor–receptor. La campaña experimental se llevó a cabo en terreno utilizando antenas horn de 21,1 dBi y un analizador de espectros para registrar la potencia recibida a lo largo del tiempo. Se consideraron cuatro configuraciones geométricas: trayectoria en suspensión sobre la LoS, trayectoria horizontal, trayectoria vertical y desplazamientos por sobre y bajo la LoS. Estas mediciones permitieron obtener series temporales de potencia recibida y del Path Loss asociado a cada caso, posibilitando una comparación detallada entre trayectorias. Los resultados muestran que la trayectoria en suspensión presenta pérdidas reducidas, típicamente del orden de 1 dB a 2 dB, asociadas únicamente a la obstrucción física del dron sobre el haz directo(...). THE growing use of unmanned aerial vehicles (UAVs) in monitoring, inspection and smart farming applications has increased the need to understand how these platforms affect wireless propagation when operating near a fixed line-of-sight (LoS) link. At high frequencies such as 18 GHz, even small obstructions can introduce additional losses that momentarily reduce the received power. This work investigates the obstruction-induced fading produced by a drone when intersecting a fixed LoS link at 18 GHz. The objective is to characterize how the attenuation varies under different flight trajectories and to describe the temporal behavior of the associated Path Loss. The analysis focuses on how the received power evolves as the drone modifies its position relative to the LoS, while keeping the transmitter–receiver geometry constant. A field measurement campaign was conducted using 21,1 horn antennas and a spectrum analyzer to record received power over time. Four geometric configurations were considered: hovering directly over the LoS, horizontal motion, vertical motion, and displacements above and below the LoS. These measurements enabled the comparison of received power time series and the corresponding Path Loss across all scenarios. Results show that the hovering trajectory exhibits small and stable losses, typically on the order of 1 dB a 2 dB, caused solely by the physical presence of the drone within the main beam(...).